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2012年 第33卷 第9期    刊出日期：2012-09-01

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论文

HMX/FOX-7共晶炸药分子动力学模拟

林鹤， 张琳， 朱顺官， 李洪珍， 彭新华

2012, 33(9):  1025-1030.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.001

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基于环四甲撑四硝胺(HMX)主要生长面和共晶形成氢键规则，搭建6种HMX/1基于环四甲撑四硝胺(HMX)主要生长面和共晶形成氢键规则，搭建6种HMX/11-二氨基22-二硝基乙烯(FOX-7)共晶模型。采用分子动力学(MD)模拟研究HMX/FOX-7共晶炸药形成的可能性。MD模拟过程中键长、键角、二面角发生严重扭曲。径向分布函数（RDF）考察HMX中氧原子和FOX-7中氢原子或HMX中氢原子和FOX-7中氧原子间的作用力。发现HMX和FOX-7分子间存在较强氢键和范德华力作用。根据最终HMX/FOX-7结构模型，进行结合能和X-射线粉末衍射（XRD）图谱计算。结果表明：6种共晶模型的结合能大小顺序为：E_b(0 2 0)>E_b(1 0 0)>E_b(随机)>E_b(111 )>E_b(102 )>E_b(0 11). 6种共晶模型的XRD衍射峰与纯组分HMX或FOX-7有很大区别。基于晶体生长形貌，结合能和径向分布函数的研究，FOX-7取代HMX（111 ）晶面的共晶模型易于形成。

干扰合成孔径雷达的时延脉间抖动转发干扰模式研究

黄洪旭， 周一宇

2012, 33(9):  1031-1035.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.002

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针对部分相干干扰存在干扰区域和干扰功率损失之间的矛盾，提出了一种合成孔径雷达干扰信号：时延脉间抖动转发干扰。在合成孔径时间内，该转发干扰的脉间时延在一个微小的时间范围内随机变化。研究表明，新的干扰信号可获得合成孔径雷达（SAR）距离向匹配处理增益，其成像输出为在距离向占据一定宽度的似噪条带。因此其优于噪声干扰和存在干扰参数失配的其他同类干扰，且易于实现。文中给出了理论推导，并用仿真实验验证了干扰的有效性。

基于塔型对偶树方向滤波器组的弱小目标背景抑制方法

秦翰林， 姚柯柯， 周慧鑫， 刘上乾， 赖睿

2012, 33(9):  1036-1040.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.003

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复杂背景抑制是红外监视告警系统探测远距离目标的一个难题，提出了一种将塔型对偶树方向滤波器组与改进的视网膜皮层理论相结合的弱小目标背景抑制方法。首先，采用塔型对偶树方向滤波器组对图像进行多尺度、多方向分解，提取图像的多尺度和方向细节特征；然后，根据目标和背景杂波信号的差异，通过应用改进的视网膜皮层理论公式调整分解后的各子带系数，从而将红外图像中弱小目标信号和背景杂波分离，达到抑制背景的目的。与二维最小均方误差和最大中值滤波方法相比较，实验结果显示该方法能有效地检测出信杂比在1.6以上的目标。

车载微光瞄准镜电子稳像技术研究

宗艳桃， 蒋晓瑜， 汪熙， 纪红霞， 赵锴

2012, 33(9):  1041-1047.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.004

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针对“下反”稳像火控系统无法对微光夜视图像进行稳定的问题，提出了一种基于陀螺仪和块匹配相结合的实时高精度电子稳像技术。设计了电子稳像系统的总体结构；基于透视成像模型，推导了载体运动与图像运动之间的转换方程，给出了适当的图像运动模型及陀螺仪信号标定方法。在利用陀螺仪对图像运动矢量进行初始估计的基础上，结合块匹配算法对运动矢量进行精确估计；同时针对传统菱形搜索法在高噪声、低对比度微光图像中容易陷入局部极小值点的问题，基于对称校验原理对其进行改进，提高了算法的准确性。

基于FRFT的几种典型相位编码信号检测与参数估计

徐会法， 胡晓峰， 张明智₁

2012, 33(9):  1048-1054.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.005

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多相编码(Frank码、P1码、P2码、P3码与P4码)信号是一类典型的低截获概率雷达信号。针对该类信号的检测与参数估计，分析了多相编码信号的时频分布特征，讨论了多相编码信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征，并以Frank码信号为例，推导出多相编码信号的主要特征参数的估计表达式。提出了一种基于分数阶Fourier变换(FRFT)的多相编码信号检测与参数估计算法。该算法给出一种利用FRFT估计多相编码信号载频的方法。最后，仿真结果表明该算法在低信噪比(SNR)条件下对多相编码信号仍具有较好的检测和参数估计效果。

地雷场环境超宽带信号路径损耗特性研究

杨力， 方向， 刘强， 张卫平

2012, 33(9):  1055-1061.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.006

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超宽带技术在地雷场中应用具有广阔前景和重大意义，已有的超宽带路径损耗模型不能满足地雷场环境的使用要求。为了实现超宽带技术在地雷场中的实际应用，通过建立地雷场环境模型，分析了超宽带信号传播的特点及规律。在理论分析基础上，推导出适用于地雷场环境的路径损耗模型并进行了数值模拟和实验测试。实验验证表明：建立的路径损耗模型比已有模型精度更高，能够准确反映地雷场环境中超宽带信号的传输特性，而且建立的模型形式非常灵活，能适用于不同的环境，为超宽带技术在地雷武器装备中的实际应用提供了依据。

相控阵雷达最优搜索参数设计研究

张华睿, 杨宏文, 郁文贤

2012, 33(9):  1062-1065.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.007

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现有的相控阵雷达搜索参数设计方法主要针对搜索波束驻留时间和搜索帧周期这两个参数。然而，对于相控阵雷达特殊的alert-confirm工作模式，由虚警引起的时间消耗，也是影响搜索性能的重要因素之一。研究了搜索波束驻留时间、搜索帧周期和虚警概率3个参数对搜索性能的影响，建立了相控阵雷达的搜索性能优化模型，并以此获得了最优搜索参数。最后通过仿真对比，验证了本文方法的有效性。

光学非球面超精密磨削的微振动对成形精度影响研究

张学忱， 曹国华， 聂风明， 吴庆堂

2012, 33(9):  1066-1069.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.008

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轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象建立了砂轮轴和磨床主轴微振动引起的非球面球面半径偏差的数学模型，研制了高精度微振动动态测量装置，测量精度达0.02 μm. 针对研制的大口径超精密非球面磨削机床分析测量了砂轮轴转速和磨床主轴转速、砂轮轴和磨床主轴的静压轴承油压对砂轮轴和磨床主轴的径向微振动和轴向微振动的影响，确定了使该磨床砂轮轴和磨床主轴微振动量最小时的砂轮轴转速和静压轴承油压以及磨床主轴转速和静压轴承油压的工艺参数，利用该参数加工的500 mm口径的非球面面型精度小于4 μm.

基于四元数粒子滤波的飞行器姿态估计算法研究

乔相伟， 周卫东, 吉宇人

2012, 33(9):  1070-1075.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.009

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针对飞行器非线性姿态确定问题，提出了一种四元数粒子滤波算法。将状态向量分为线性部分和非线性部分分别进行处理，降低了粒子滤波的运算量。针对四元数加权求和规范化问题，通过构造拉格朗日代价函数的方法将四元数加权和问题转化为代价函数取极值时的四元数向量求解问题；并通过求取四元数误差方差矩阵对角线元素平方根的方法保证扰动四元数的规范化；利用乘性误差四元数表示四元数估计点与采样点之间的距离，求取四元数的协方差矩阵解决了旋转矢量方差计算问题。仿真实验表明，与传统的扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）算法相比，该算法估计精度更高，稳定性更好。

助推弹体对混凝土目标侵彻过程的计算方法研究

郭锦炎， 阮文俊， 王浩， 张丁山

2012, 33(9):  1076-1080.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.010

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为了对助推钻地弹侵彻混凝土的过程有更加深刻的认识，并为设计助推钻地弹选择合适的助推方案，基于经典的空腔膨胀解析模型，考虑侵彻过程中弹丸加速度对侵彻阻力的影响，参考文献［7］给出的Forrestal阻力修正模型，求得他们研究中忽略的对阻力有影响的加速度项，提出了一种能够适用于助推钻地弹的侵彻混凝土半经验阻力计算公式。结合某助推钻地弹的研究工作，对助推钻地弹侵彻混凝土的过程进行了计算为了对助推钻地弹侵彻混凝土的过程有更加深刻的认识，并为设计助推钻地弹选择合适的助推方案，基于经典的空腔膨胀解析模型，考虑侵彻过程中弹丸加速度对侵彻阻力的影响，参考文献［7］给出的Forrestal阻力修正模型，求得他们研究中忽略的对阻力有影响的加速度项，提出了一种能够适用于助推钻地弹的侵彻混凝土半经验阻力计算公式。结合某助推钻地弹的研究工作，对助推钻地弹侵彻混凝土的过程进行了计算通过与试验数据进行比较，得出此种新的半经验侵彻阻力公式能够较好地反映助推钻地弹侵彻过程中所受的阻力。通过对各种助推方案的计算，得出了选择助推方案的一般原则，为助推钻地弹的研究提供了指导。

非金属复合材料抗爆性能研究

马海洋， 龙源₁， 刘好全₁， 周翔₁， 杨力₁， 张洋溢₁， 钟明寿₁， 赵长啸₁

2012, 33(9):  1081-1087.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.011

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根据非金属复合材料抗爆性能研究的需要，通过带壳装药爆炸的理论分析，提出了防护半径的确定方法。综合使用破坏型防护半径和膨胀型防护半径，通过爆炸实验，验证了成品的抗冲击性能。对冲击波超压和噪声进行了测试，结果表明：新型防护材料具有良好的衰减冲击波和爆炸噪声性能。

冲击波感度临界隔板厚度的优化试验方法

王典朋， 田玉斌, 刘柳

2012, 33(9):  1088-1094.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.012

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临界隔板厚度是表征含能材料冲击波起爆感度的重要参数。目前估计临界隔板厚度普遍使用的方法是升降法和Neyer方法。然而升降法和Neyer方法需要的样本量较大，并且在试验步长较大时会出现大量的无效试验。为了克服升降法和Neyer方法的缺陷，文中提出了一种估计临界隔板厚度的新方法。该方法基于优化随机逼近思想，不需要用极大似然方法进行参数估计，改进了交错区间的限制，从而有效避免无效试验。通过模拟研究，对比了新方法与升降法、Neyer方法的估计效果，并将新方法应用于实际试验。模拟研究结合实际试验表明，新方法样本量小、估计精度高，能够更精确、稳健地估计临界隔板厚度。

高应变率下延性金属中微孔洞贯通行为的数值分析

王永刚， 徐东明

2012, 33(9):  1095-1100.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.013

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采用有限元分析方法，研究了延性金属材料动态拉伸断裂过程中微孔洞之间贯通行为，讨论了初始孔洞间韧带距离和加载应变速率的影响。通过实时跟踪测量微孔洞长大过程中的形状改变，定量判断微孔洞开始贯通时刻。计算结果显示微孔洞从独立长大向微孔洞贯通转变开始的临界韧带距离约为0.5倍微孔洞实时直径，其对初始微孔洞间韧带距离和加载应变速率不敏感。从物理机制上看，微孔洞间贯通行为是通过塑性应变场相互作用实现的，但孔洞间韧带区域的塑性应变场需要达到一个临界阈值才能驱动微孔洞开始贯通。在材料中微孔洞统计均匀分布的假定条件下，指出临界孔洞间韧带距离（ILD_c）判据和临界孔洞体积分数（f_c）判据在物理本质是一致的，可以相互转换。

炸药冲塞点火的数值模拟

张韩宇， 段卓平， 孙文遂， 黄风雷

2012, 33(9):  1101-1106.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.014

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为研究和评价炸药在机械撞击作用下的安全性，采用节点约束-分离的数值计算方法，联合热弹塑性材料本构方程和化学动力学方程，对PBX-2炸药的冲塞点火过程进行了数值模拟。探讨了网格尺寸对炸药冲塞温升的影响，获得了炸药冲塞过程中的力学破坏物理图像和局部温度时间曲线，计算得到了PBX-2炸药冲塞点火的临界跌落撞击速度。结果与实验值吻合较好，表明该方法可以有效地描述炸药冲塞破坏和热-力-化耦合作用下的点火反应。

一种基于三元阵的水下目标被动定位方法

姜可宇, 姚直象, 尹敬湘

2012, 33(9):  1107-1111.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.015

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提出了基于3个子阵接收信号间相关性度量的水下目标被动检测和定位方法，理论分析了该方法相对二元相关法在检测性能上的优势，并进行了检测性能和时延差估计精度方面的仿真检验。理论分析和仿真实验结果表明，与二元相关法相比，该方法在检测性能上具有不低于2 dB的优势，时延差估计精度有一定提高。

基于子空间拟合的声矢量阵阵型校正算法及DOA估计

梁国龙， 张锴， 吴文峰

2012, 33(9):  1112-1117.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.016

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将声场中的声压、振速进行联合信息处理，基于信号子空间拟合原理提出了一种声矢量阵高分辨方位估计算法。该算法在估计性能上与声矢量阵MUSIC算法接近，但在运算量方面有所减少；并针对阵元位置存在误差时文中算法性能恶化的问题，基于迭代优化原理提出了一种声矢量阵阵型校正算法。该算法依赖两个方位未知的disjoint信源，结合单矢量传感器方位估计技术实现了对阵元位置误差的有效估计。仿真结果表明，随着disjoint信源信噪比的增大和快拍数的增加，声矢量阵阵型校正算法的性能明显提高。

单水听器被动测距的信赖域最优化方法

刘俊星， 章新华， 綦敦浩， 张本辉

2012, 33(9):  1118-1123.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.017

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为了解决单水听器被动测距的问题，提出了一种基于信赖域最优化方法的多普勒被动测距法。与必须检测到达航路捷径点时间和频率的多普勒最接近法相比，该方法可以在航路捷径点之前对目标实现实时探测，不仅能实时给出目标运动参数，而且还能直接获得目标当前距离及预测目标距离，不再是仅仅得到航路捷径距离，充分利用目标多普勒信息，实现了单水听器对运动目标的实时测距。该方法还适用于目标匀加速模型，因而具有更好的实用价值。仿真结果表明了新方法的正确性。

半球头模型空化流场非定常特性的数值模拟

王柏秋， 王聪， 黄海龙， 董磊， 张嘉钟

2012, 33(9):  1124-1130.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.018

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为了更好地利用数值方法研究空化流场的非定常特性，结合简化的Rayleigh-Plesset方程，建立了一个新的空化模型。利用新空化模型对半球头水下航行体的空化流场分别进行了定常和非定常的二维轴对称数值模拟研究。新空化模型的成功应用表明，空泡在扩张过程中发生冷凝相变，在收缩过程中发生蒸发相变。由数值模拟与实验现象的比对分析可知，按照空化数大小，空化流场分为3种类型，分别是超空化流场、次生空化流场和弱空化流场，且由于非定常性影响，每种类型的空化流场都对应着不同的模型系数。新空化模型能够成功捕捉空化流场的非定常细节，有助于进一步研究空化机理。

使用单水听器定位浅水中的脉冲声源

王晋晋， 王大成， 范军， 蔡平， 胡军

2012, 33(9):  1131-1137.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.019

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针对浅海信道的相干多途结构，给出了一种利用单水听器通过估计多途时延差来定位脉冲声源的方法。分析了水底和水面声学特性的差别对反射波相位的影响，利用相位的差别来区分水面反射和水底反射，解决定位方程中声源位置模糊。使用复数域上的凸集投影方法估计信道中的多途幅度衰减和相位变化，其分辨率优于传统匹配滤波器，可以扩展定位方程的应用范围。通过误差传递方程研究了单水听器定位时的误差。对实验数据处理结果表明，这种定位方法在实际浅海环境中是可行的，具有成本低廉，结构简单的优点。

矢量阵两类阵处理方法研究

姚直象， 胡金华， 姜可宇

2012, 33(9):  1138-1142.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.020

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矢量阵扩展法阵处理实现了矢量阵与声压阵在形式上的统一，但在模型上对于振速对阵列性能影响的物理意义不够明晰。针对这一问题，分析扩展法阵列数据协方差矩阵构成，通过分块矩阵方法推导常规Bartlett波束形成方位谱表达式，实现了与矢量阵组合法阵处理的形式统一，使其具有清晰的物理含义，分析了扩展法不具有扩展孔径增益的原因，计算机仿真和湖试试验验证了理论分析结果。

直线包络方法加工凸曲线回转工件的数学模型与效率研究

林彬， 竹永奎， 杜蕃， 袁启海

2012, 33(9):  1143-1147.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.021

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凸曲线回转工件广泛应用于航空航天等领域，它要求较高的精度和表面质量。传统的轨迹磨削成形方法不仅精度不高凸曲线回转工件广泛应用于航空航天等领域，它要求较高的精度和表面质量。传统的轨迹磨削成形方法不仅精度不高而且效率较低无法满足高效精密加工的需求。介绍了加工凸曲线回转工件的直线包络方法和其实现方式。在分析其成形机理的基础上提出了适合这种成形方法的基于等残留高度的刀触点计算模型，并在达到相同最大残留高度条件下对直线包络方法和轨迹成形方法进行了效率比较，得出当工件截面凸曲线曲率半径较大时，直线包络方法的加工效率要比轨迹成形方法提高3~4倍左右。

研究简报

活性破片引燃航空煤油实验研究

王海福， 郑元枫， 余庆波， 刘宗伟， 俞为民

2012, 33(9):  1148-1152.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.09.022

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进行弹道炮发射实验，研究活性破片和钨合金破片作用模拟油箱和引燃航空煤油问题。实验结果表明：在1 080 m/s着速下，活性破片击穿10 mm厚LY12铝靶后能可靠引燃航空煤油，而同质量钨合金破片以1 643 m/s的速度命中油箱，只造成油箱穿孔及漏油，未能引燃燃油；常温状态下，活性破片较钨合金破片具有更强的引燃航空煤油能力，活性破片的内爆作用和化学能释放是造成油箱结构严重破坏和燃油燃烧的主要原因。进行弹道炮发射实验，研究活性破片和钨合金破片作用模拟油箱和引燃航空煤油问题。实验结果表明：在1 080 m/s着速下，活性破片击穿10 mm厚LY12铝靶后能可靠引燃航空煤油，而同质量钨合金破片以1 643 m/s的速度命中油箱，只造成油箱穿孔及漏油，未能引燃燃油；常温状态下，活性破片较钨合金破片具有更强的引燃航空煤油能力，活性破片的内爆作用和化学能释放是造成油箱结构严重破坏和燃油燃烧的主要原因。